Orientador: Prof. Dr. Demetrio Jackson dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Poliuretanos (PU) são materiais poliméricos vastamente utilizados como matriz de compósitos. Um desafio em sua produção, no entanto, reside em sua dependência de matérias primas derivadas do petróleo. Esse trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um poliuretano proveniente de fontes renováveis que apresente características semelhantes às de poliuretanos tradicionais desenvolvidos a partir de fontes não renováveis. Para isso, diferentes composições de PU foram sintetizadas e analisadas, combinando difenilmetano diisocianato (MDI) a diferentes porcentagens de lignina Kraft e óleo de mamona modificado e não modificado. A primeira etapa consistiu na seleção da matriz com base em ensaios mecânicos, espectroscopia de absorção no espectro do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e análise dinâmico mecânica (DMA). Os resultados obtidos indicaram que a lignina aumentou a temperatura de transição vítrea e resistência a tração do poliuretano, especialmente para as amostras preparadas com óleo de mamona modificado (300 mg KOH/g), o qual apresentou um aumento de resistência à ruptura em tração de 8,2 MPa (sem lignina) para 23,5 MPa (30% de lignina). Posteriormente, a matriz selecionada foi aplicada na obtenção de compósito estrutural reforçado com diferentes frações volumétricas de microfibras ramificadas de polipropileno. Propriedades do compósito foram investigadas por ensaios uniaxiais de tração, impacto Izod e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos mostraram o decréscimo das propriedades mecânicas com adição das microfibras, possivelmente devido à baixa adesão entre matriz e reforço, como indicado pelas imagens obtidas por MEV. / Polyurethanes (PU) are polymeric materials largely applied as composite matrix. A challenge in its production, however, relies on the dependency of petroleum-based materials for its synthesis. The present study focuses on the development of a biobased polyurethane obtained from renewable resources that presents characteristics comparable to petroleum-based PUs, aiming its application as a matrix for composite materials. Therefore, different compositions of green polyurethane-type materials were prepared by combining diphenylmethane diisocyanate (MDI) to different amounts of Kraft lignin and castor oil (modified and unmodified). Firstly, the polymeric matrix was selected based on results obtained from mechanical analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetryc analysis and dynamic mechanical analysis (DMA). The obtained results indicate that the addition of lignin enhances the glass transition temperature and ultimate stress, especially for those prepared from modified castor oil (300 mg KOH/g), which had an improvement from 8.2 MPa (lignin free) to 23.5 MPa (30% lignin). The selected matrix was then applied in a structural composite reinforced with different fiber volume content of ramified polypropylene microfibers. The composite was analyzed by mechanical tests (uniaxial tensile and Izod impact) and scanning electron microscopy (SEM). The results show the decrease of mechanical properties with the addition of polypropylene reinforcements, possibly due to the low adhesion between matrix and reinforcement, as verified through SEM images.

Submitted by OTAVIO AUGUSTO TITTON DIAS (otaviotd@gmail.com) on 2017-02-07T12:19:37Z No. of bitstreams: 1 Otávio [rev. 06.02.17] - arquivamento.pdf: 3569255 bytes, checksum: d063af8c0f50bdd6bd8ea5a53186f094 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-13T15:49:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dias_oat_me_bot.pdf: 3569255 bytes, checksum: d063af8c0f50bdd6bd8ea5a53186f094 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T15:49:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dias_oat_me_bot.pdf: 3569255 bytes, checksum: d063af8c0f50bdd6bd8ea5a53186f094 (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As preocupações ambientais e o esgotamento dos combustíveis fósseis resultaram em um interesse crescente em materiais ambientalmente amigáveis, à base de polímeros naturais. Esforços estão sendo feitos para introduzir a lignina em compostos plásticos, tais como polipropileno, com o objetivo de produzir materiais com boas características mecânicas e, ao mesmo tempo, ambientalmente amigáveis. A lignina é uma matéria-prima amplamente disponível na natureza, que contém alta densidade de compostos aromáticos, os quais são atualmente, em sua maioria, derivados do petróleo. No entanto, grande parte da lignina é utilizada para geração de energia e pode ser um potencial agente poluidor se não destinada de forma adequada. Desse modo, é importante encontrar uma maneira econômica de converter esse polímero natural em materiais de alto valor agregado, como compósitos com alto desempenho mecânico e térmico. Neste estudo, compósitos de polipropileno e de lignina kraft de pinus (LKI) e de bagaço de cana (LBC) foram submetidos à extrusão, e os corpos de prova foram produzidos pelo processo de injeção. Os materiais produzidos foram analisados quanto às propriedades mecânicas, térmicas (TGA, DSC, HDT), química (FTIR), reológica (índice de fluidez) e morfológica (MEV). Os objetivos desta pesquisa foram desenvolver novos compósitos de polipropileno contendo lignina e proporcionar propriedades mecânicas comparáveis aos polipropilenos comerciais, além de obter compósito com alto grau de afinidade entre a lignina e o polipropileno. Os resultados mostraram que a incorporação de lignina na matriz de polipropileno originou, de maneira geral, compósitos com propriedades adequadas para vários segmentos industriais, especialmente aqueles em que características mecânicas e térmicas são cruciais, tais como a substituição de plásticos de engenharia e polipropileno com cargas minerais. / Environmental concerns and the depletion of fossil fuels resulted in a growing interest in environmentally friendly materials based on natural polymers. Efforts are being made to introduce the lignin in plastic composites such as polypropylene, in order to produce materials with good mechanical characteristics and at the same time environmentally friendly. Lignin is a biopolymer widely available which contains high density of aromatic compounds. Nowadays, the aromatic compounds are almost exclusively derived from petroleum. However, the lignin is used mainly to generate energy and can be a pollution potential if not properly treated. Lignin, however, can improve the performance of composites. Moreover, it is important to find an economical way to convert lignin into high value-added materials. In this study, blends of polypropylene, pine kraft lignin (LKI) and sugar cane bagasse lignin (LBC) were subjected to extrusion and the specimens were produced by injection process. The materials produced were analyzed for their mechanical, thermal (TGA, DSC, HDT), chemical (FTIR), rheological (melt flow index) and morphological (SEM) properties. The objective of this research was to develop new lignin-based polypropylene composite with mechanical properties comparable to commercial polypropylene. The results showed that the incorporation of lignin in polypropylene matrix resulted in composites, in general, with properties suitable for various industrial segments, especially those in which mechanical and thermal properties are crucial, such as the replacement of engineering plastics and polypropylene mineral filled.